高中化學必修一第四章___第一節(jié)_非金屬及其化合物

1、第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié)第一節(jié) 無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角硅硅元素在地殼中的含量12345678910氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%鎂鎂2.00%氫氫0.16%其他其他1.20%硅硅在地殼中含量第二，硅的氧化物在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上以上硅的存在與分布：硅的存在與分布：沒有游離態(tài)，只有化合沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)態(tài)(因為它是親氧元素）；自然界中分布廣泛，因為它是親氧元素）；自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。從原子

2、結(jié)構(gòu)認識從原子結(jié)構(gòu)認識硅硅硅和碳一樣硅和碳一樣,其原子其原子既不易失去電子，也不既不易失去電子，也不易得到電子，易得到電子，所以硅的化學性質(zhì)不活潑所以硅的化學性質(zhì)不活潑,主要形成主要形成四價化合物四價化合物例如例如SiO2和和H2SiO3。CSi碳碳是構(gòu)成有機物是構(gòu)成有機物的主要元素的主要元素硅硅是構(gòu)成巖石和許是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認識從原子結(jié)構(gòu)認識硅硅天然水晶天然瑪瑙天然瑪瑙天天然然的的 SiO2 硅硅石石有結(jié)晶形（石英晶體）有結(jié)晶形（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiO2

3、）(1)存在存在 （2 2） 二氧化硅的用途：二氧化硅的用途：石英制品現(xiàn)代通信用光纜現(xiàn)代通信用光纜光學纖維胃鏡光學纖維胃鏡用用光導纖維光導纖維做做無開刀手術(shù)無開刀手術(shù)光導纖維手術(shù)頭燈光導纖維手術(shù)頭燈思考與交流思考與交流根據(jù)根據(jù)SiOSiO2 2的存在和應用，的存在和應用，分析：分析：SiOSiO2 2有哪些物理性質(zhì)？有哪些物理性質(zhì)？物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：熔點高，硬度大，不溶于水熔點高，硬度大，不溶于水（有粘性）有粘性）實驗室盛裝實驗室盛裝NaOHNaOH溶液的試劑瓶為什溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？么用橡膠塞而不用玻璃塞？ NaOH溶液能與玻璃中的溶液能與玻璃中的SiO2反應生成反應生

4、成Na2SiO3，使，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝因此盛裝NaOH溶液的試劑溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。塞。想一想想一想氫氟酸氫氟酸氫氟氫氟酸反應酸反應, 想一想想一想2、實驗室為什么不用、實驗室為什么不用玻璃瓶玻璃瓶盛裝氫氟酸？盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。璃試劑瓶而要用塑料瓶。SiOSiO2 + 2C + 2CSiO2 + 2Mg高溫高溫高溫高溫3、在高溫下能與還原劑反應、在高溫下能與還原劑反應Si + 2COSi+ 2MgO可利用這個反應制可利用

5、這個反應制粗硅粗硅CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不不 能能SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 能與氫氟酸反應能與氫氟酸反應CO2H2OH2CO3 但是但是SiO2不能與水直接化合成不能與水直接化合成H2SiO3 思考思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那，那怎樣制備怎樣制備H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？ (二二)、 硅酸（硅酸（H2SiO3） H2SiO3是是SiO2的對應水化物的對應水化物，一種很弱的酸一種很弱的酸(酸性

6、比酸性比H2CO3還弱還弱)，一種不溶于水的白色固體。，一種不溶于水的白色固體。（1）制法）制法由于由于SiO2不溶于水，所以硅不溶于水，所以硅酸是通過酸是通過可溶性硅酸鹽與酸反應可溶性硅酸鹽與酸反應制得的。制得的。實驗實驗4-1滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生 a. Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性， b. 可溶性硅酸鹽與鹽可溶性硅酸鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸，酸反應生成不溶于水的硅酸，c. 先形成硅酸溶膠，先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，后形成硅酸凝膠，d

7、. 靜置則形成硅酸沉淀。靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3離子方程式：離子方程式：（2）硅酸化學性質(zhì)）硅酸化學性質(zhì) 與強堿發(fā)生中和反應與強堿發(fā)生中和反應 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 不穩(wěn)定（比不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解穩(wěn)定），受熱易分解 用用H2CO3也可制得也可制得H2SiO3 ，可證明，可證明H2SiO3 的酸的酸性比性比H2CO3弱。弱。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = N

8、a2CO3 + H2SiO3H2SiO3 = H2O + SiO22要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是 A. 純堿溶液 B. 鹽酸 C. 硫酸 D. 苛性鈉溶液3下列反應能說明二氧化硅是酸性氧化物的是 ASiO2 +2C=Si+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO24下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來盛裝的是A. 燒堿溶液 B. 濃硫酸 C. HF氫氟酸 D. 碳酸鈉溶液BBC1. 將過量的CO2分別通入： CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 飽和Na

9、2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是 ( ) A B C DB二、硅酸鹽二、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復雜，一般不溶于水。結(jié)構(gòu)復雜，一般不溶于水。2.硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3), 其水溶液俗稱其水溶液俗稱水玻璃水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料是制備硅膠和木材防火劑等的原料。1.是由是由硅、氧和金屬硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。組成的化合物的總稱。3.硅酸鹽的化學性質(zhì)硅酸鹽的化學性質(zhì)（1）有很強的熱穩(wěn)定性，能耐高溫。）有很強的熱穩(wěn)定性，能耐高溫。（2）硅酸鹽易）硅酸鹽易與與酸反應酸反應 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl =

10、 2NaCl + H2SiO3 實驗4-2（硅酸鈉的耐熱性）當水分蒸當水分蒸發(fā)后燃燒發(fā)后燃燒當水分蒸發(fā)后當水分蒸發(fā)后不易燃燒不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防制備木材防火劑的原料火劑的原料無機非無機非金屬材金屬材料料硅酸硅酸鹽鹽產(chǎn)產(chǎn)品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃陶瓷：原料陶瓷：原料黏土黏土玻璃：原料玻璃：原料純堿、石灰石和石英；純堿、石灰石和石英；水泥：原料水泥：原料黏土和石灰石；加適量黏土和石灰石；加適量石膏；石膏；4.用途用途陶瓷陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具玻璃玻璃普通玻璃普通玻璃: : 以純堿以純堿 、石灰石和

11、、石灰石和石英石英 為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。璃窯中熔融制得。 (Na2CO3)（SiO2 ）水泥水泥以黏土和石灰石為主要原料以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì)1.1.碳化硅（碳化硅（SiCSiC俗稱金剛砂），具有金剛俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。的磨料。2.2. 硅硅 鋼鋼 高導磁高導磁性性 用作變用作變壓器鐵芯壓器鐵芯4.4.分子篩分子篩吸附劑、催化劑吸附劑、催化劑 具有均勻具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽鋁硅酸鹽3.硅橡膠硅橡膠良好的彈性良好

12、的彈性新型無機非金屬材料：新型無機非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等透明陶瓷、超導陶瓷等生物陶瓷生物陶瓷人造骨人造骨三、硅單質(zhì)三、硅單質(zhì) 1.物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：（1）存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種（自）存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種（自然界中沒有游離態(tài)的硅）。然界中沒有游離態(tài)的硅）。（2）有金屬光澤的灰黑色固體，結(jié)構(gòu)類似于）有金屬光澤的灰黑色固體，結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點金剛石，熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。（3）導電性介于導體和絕緣體之間。）導電性介于導體和絕緣體之間。2、化學性質(zhì)、化學性質(zhì)-形成共價化合

13、物，化學性質(zhì)不活潑形成共價化合物，化學性質(zhì)不活潑(1)常溫下，不能與強酸、強氧化性酸反應，只能與常溫下，不能與強酸、強氧化性酸反應，只能與氟氣、氫氟酸和燒堿等物質(zhì)反應。氟氣、氫氟酸和燒堿等物質(zhì)反應。Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4 +2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(2)加熱條件下，能跟一些非金屬單質(zhì)起反應加熱條件下，能跟一些非金屬單質(zhì)起反應Si+O2=SiO2 Si+2H2=SiH4高溫高溫3 3、制法、制法SiO2 + 2C = Si + 2CO（制取粗硅）（制取粗硅）高溫高溫5.5.用途用途晶體硅的導電性介于導體和半導體之間晶體硅的導電性介于導體和半導

14、體之間, ,是良是良好的好的半導體材料半導體材料, ,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽能電池硅太陽能電池電腦的中央處理器（電腦的中央處理器（CPU）一、選擇題（每小題有一、選擇題（每小題有12個選項符合題意）個選項符合題意）1下列說法中正確的是（）。下列說法中正確的是（）。ASiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸是酸性氧化物，不溶于任何酸B水玻璃在空氣中存放易變質(zhì)水玻璃在空氣中存放易變質(zhì)C高溫時高溫時SiO2與與Na2CO3反應放出反應放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性強所以硅酸比碳酸酸性強D在硅酸鈉溶液中加入氯化銨溶液產(chǎn)生沉在硅酸鈉溶液中加入氯化銨溶液產(chǎn)生沉淀淀BD2 2下列物質(zhì)中

15、，不跟燒堿溶液反應的是（下列物質(zhì)中，不跟燒堿溶液反應的是（ ）A.A.二氧化硅二氧化硅 B.B.二氧化碳二氧化碳 C. C. 硅硅 D D石墨石墨3 3常溫下，能跟硅反應的物質(zhì)是（）。常溫下，能跟硅反應的物質(zhì)是（）。A.A.燒堿溶液燒堿溶液 B.B.濃硫酸濃硫酸 C.C.濃硝酸濃硝酸 D.D.氫氟酸氫氟酸DADA4 4單質(zhì)單質(zhì)A A溶于強堿液，溶于強堿液，A A燃燒生成某高熔點的氧化物燃燒生成某高熔點的氧化物B B，B B也也不溶于強酸而能與強堿反應。不溶于強酸而能與強堿反應。B B與純堿在高溫下反應能生與純堿在高溫下反應能生成成C C和氣體和氣體D D，氣體，氣體D D通入通入C C溶液可得白色沉淀溶液可得白色沉淀E E，E E放在干放在干燥空氣中易失水變成燥空氣中易失水變成F F，F(xiàn) F加熱再失水可得加熱再失水可得B B。寫出分子式。寫